JP2010060478A - Position detection device of linear/rotary motor and linear/rotary motor - Google Patents
Position detection device of linear/rotary motor and linear/rotary motor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010060478A JP2010060478A JP2008227792A JP2008227792A JP2010060478A JP 2010060478 A JP2010060478 A JP 2010060478A JP 2008227792 A JP2008227792 A JP 2008227792A JP 2008227792 A JP2008227792 A JP 2008227792A JP 2010060478 A JP2010060478 A JP 2010060478A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- linear motion
- output shaft
- rotational
- rotary motor
- scale
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Linear Motors (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
【課題】回転方向に対して、絶対角度を検出できる直動回転モータの位置検出装置を提供する。
【解決手段】位置置検出装置は直動変位検出部、回転変位検出部、直動方向に一定間隔に設けた直動目盛を有する円筒状の直動スケール、円筒状で、前記直動方向に対して垂直方向に2極着磁された永久磁石で構成される。回転変位検出部は出力軸の回転中心に対して異なる回転角に複数の磁界検出素子を設けている。出力軸の回転による永久磁石の発生磁界は、出力軸1回転につき1周期の正弦波状の変化を示す。この磁界の変化を複数の磁界検出素子で検出して、信号処理することにより、出力軸の絶対角度を検出する。
【選択図】図1A position detection device for a linear motion rotary motor capable of detecting an absolute angle with respect to a rotation direction is provided.
A position detector includes a linear motion displacement detector, a rotational displacement detector, a cylindrical linear motion scale having linear motion graduations provided at regular intervals in the linear motion direction, and a cylindrical shape in the linear motion direction. On the other hand, it is composed of a permanent magnet that is two-pole magnetized in the vertical direction. The rotational displacement detection unit is provided with a plurality of magnetic field detection elements at different rotation angles with respect to the rotation center of the output shaft. The magnetic field generated by the permanent magnet due to the rotation of the output shaft shows a sinusoidal change of one cycle per one rotation of the output shaft. The change of the magnetic field is detected by a plurality of magnetic field detection elements, and signal processing is performed to detect the absolute angle of the output shaft.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、直動回転モータの出力軸の位置を検出する直動回転モータの位置検出装置およびそれを用いた直動回転モータに関する。
The present invention relates to a position detection device for a direct acting rotation motor that detects the position of an output shaft of the direct acting rotation motor, and a direct acting rotation motor using the position detecting device.
1つのアクチュエータで、回転と直動の2つの動作をおこなう直動回転モータが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
この中で、出力軸の直動変位と回転変位を検出する装置として、図9の検出部が示されている。17は回転目盛、7は直動目盛である。回転目盛17と空隙を介して対向して回転検出器6が配置され、直動目盛7と対向して直動検出器5が配置された構成となっている。回転目盛17と直動目盛7は直列に配置されており、それに合わせて回転検出部6と直動検出部5も配置されている。回転目盛17と直動目盛7は、エッチングなどで製作された微小間隔の凹凸の光学的な目盛で構成されており、その目盛は全周にわたって施されている。一方、回転検出部6と直動検出部5には、レーザ光を照射し、凹凸の目盛を介して反射されたレーザ光を検知して、回転位置θと直動位置Zを読み取る光学式検出手段を備えている。ここで、回転目盛7および直動目盛17が取り付けられた出力軸が回転および直動すると、回転検出部6と直動検出部5によって、回転位置θと直動位置Zを得ることができる。
A linear motion rotary motor that performs two operations of rotation and linear motion with one actuator is disclosed (for example, see Patent Document 1).
Among these, the detector of FIG. 9 is shown as a device for detecting the linear displacement and the rotational displacement of the output shaft.
また、図10は、回転目盛7と直動目盛17を磁気的な目盛で構成したものである。
回転位置について注目すれば、従来の直動回転モータの回転位置検出装置は、等間隔に刻まれた回転目盛を使用している。したがって、原点基準位置がないため、任意の点を基準にした相対的は変位量しか検出できず、原点基準位置に対する相対的な回転位置すら検出出来ないという問題点があった。
そのため、直動回転モータのシステムとして、回転基準位置に対する相対的な位置決め動作が必要な場合、外部原点センサを付加すれば可能となるが、そうした場合も
原点復帰動作が必要であり、始動に時間がかかるなどの問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、直動回転モータの絶対的な回転位置が検出できる位置検出装置を提供することを目的とする。
If attention is paid to the rotational position, the conventional rotational position detecting device for the linear motion rotary motor uses rotational scales that are engraved at equal intervals. Accordingly, since there is no origin reference position, there is a problem that only a displacement amount can be detected relative to an arbitrary point, and even a rotational position relative to the origin reference position cannot be detected.
For this reason, if a positioning operation relative to the rotation reference position is required as a linear motion rotation motor system, it can be achieved by adding an external origin sensor. There was a problem such as taking.
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a position detection device capable of detecting the absolute rotational position of a linear motion rotary motor.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項1に記載の発明は、回転方向および直動方向に移動する出力軸を有するモータ部の前記出力軸の回転位置および直動位置を検出する 直動回転モータの位置検出装置において、前記位置検出装置は、直動方向に一定間隔に設けた直動目盛を有する円筒状の直動スケールと、円筒状で前記直動方向に対して垂直方向に、2極着磁された永久磁石と、前記直動スケールから直動方向の変位を検出する直動変位検出部と、前記永久磁石の磁界から回転方向の変位を検出する回転変位検出部を備えたことを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
The invention according to
請求項2に記載の発明は、回転方向および直動方向に移動する出力軸を有するモータ部の前記出力軸の回転位置および直動位置を検出する直動回転モータの位置検出装置において、前記位置検出装置は、直動方向に一定間隔に設けた直動目盛を有する円筒状の直動スケールと、円板状で、前記直動方向に対して垂直方向に2極着磁された複数の永久磁石と、前記直動スケールから直動方向の変位を検出する直動変位検出部と、前記永久磁石の磁界から回転方向の変位を検出する回転変位検出部を備えたことを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a position detecting device for a linear motion rotary motor that detects a rotational position and a linear motion position of the output shaft of a motor unit having an output shaft that moves in a rotational direction and a linear motion direction. The detection device includes a cylindrical linear motion scale having linear motion graduations provided at regular intervals in the linear motion direction, and a plurality of permanent magnets that are disk-shaped and are two-pole magnetized in a direction perpendicular to the linear motion direction. It is characterized by comprising a magnet, a linear displacement detector that detects displacement in the linear motion direction from the linear motion scale, and a rotational displacement detector that detects displacement in the rotational direction from the magnetic field of the permanent magnet.
請求項3に記載の発明は、回転方向および直動方向に移動する出力軸を有するモータ部と、前記出力軸の回転位置および直動位置を検出する 直動回転モータの位置検出装置において、前記位置検出装置は、直動方向に一定間隔に設けた直動目盛を有する円筒状の直動スケールと、円板状で、前記直動方向に対して垂直方向に2極着磁された永久磁石と、前記直動スケールから直動方向の変位を検出する直動変位検出部と、直動方向の異なる位置に前記永久磁石の磁界から回転方向の変位を検出する複数の回転変位検出部を備えたことを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a motor unit having an output shaft that moves in a rotational direction and a linear motion direction, and a position detection device for a linear motion rotary motor that detects a rotational position and a linear motion position of the output shaft. The position detection device includes a cylindrical linear motion scale having linear graduations provided at regular intervals in the linear motion direction, and a disk-shaped permanent magnet magnetized in two directions perpendicular to the linear motion direction. A linear displacement detector that detects displacement in the linear motion direction from the linear motion scale, and a plurality of rotational displacement detectors that detect displacement in the rotational direction from the magnetic field of the permanent magnet at different positions in the linear motion direction. It is characterized by that.
請求項4に記載の発明は請求項2記載の直動回転モータの位置検出装置において前記出力軸が特定の複数ケ所の直動位置に移動したとき、前記複数の永久磁石のいずれかが前記回転変位検出部に近接するように複数の永久磁石が配置されていることを特徴としている。
請求項5に記載の発明は請求項2記載の直動回転モータの位置検出装置において前記複数の磁石は2個であって、出力軸が特定の2カ所の直動位置に移動したとき、第1の永久磁石または第2の永久磁石が、回転変位検出部に近接するように取り付けていることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the position detecting device for a linear motion rotary motor according to the second aspect, when the output shaft moves to a plurality of specific linear motion positions, any of the plurality of permanent magnets is rotated. A plurality of permanent magnets are arranged so as to be close to the displacement detector.
According to a fifth aspect of the present invention, in the position detecting device for a linear motion rotary motor according to the second aspect, when the plurality of magnets are two and the output shaft moves to two specific linear motion positions, 1 permanent magnet or 2nd permanent magnet is attached so that it may adjoin to a rotation displacement detection part.
請求項6に記載の発明は請求項3記載の直動回転モータの位置検出装置において前記出力軸が特定の複数ケ所の直動位置に移動したとき、前記永久磁石が前記複数の回転変位検出部のいずれかに近接するように前記回転変位検出部を設けていることを特徴としている。
請求項7に記載の発明は請求項3記載の直動回転モータの位置検出装置において前記複数の回転変位検出部は2個であって、前記出力軸が特定の2カ所の直動位置に移動したときに前記回転変位検出部のいずれかが前記永久磁石に近接するように取り付けられていることを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the linear motion rotary motor position detection device according to the third aspect, when the output shaft moves to a plurality of specific linear motion positions, the permanent magnet is moved to the plurality of rotational displacement detectors. The rotational displacement detector is provided so as to be close to any of the above.
According to a seventh aspect of the present invention, in the linear motion rotary motor position detection device according to the third aspect of the present invention, the plurality of rotational displacement detectors are two, and the output shaft moves to two specific linear motion positions. In this case, one of the rotational displacement detectors is attached so as to be close to the permanent magnet.
請求項8に記載の発明は請求項1から3のいずれか1項記載の直動回転モータの位置検出装置において前記直動スケールは光学式スケールであり、前記直動変位検出部は反射型リニアエンコーダであることを特徴としている。
請求項9に記載の発明は請求項1から3のいずれか1項記載の直動回転モータの位置検出装置において前記直動スケールは磁気式スケールであり、前記直動変位検出部は磁気式センサであることを特徴としている。
請求項10に記載の発明は請求項1から3のいずれか1項記載の直動回転モータの位置検出装置において前記直動スケールは凹凸の形状もしくは滑らかな山谷形状を設けた軟磁性材料より形成するとともに、前記直動変位検出部はインダクタンス変化を検出する手段であることを特徴としている。
請求項11に記載の発明は請求項1から3のいずれか1項記載の直動回転モータの位置検出装置において前記回転変位検出部は前記出力軸の回転中心に対して複数の異なる回転角に磁界検出素子を設けたことを特徴としている。
請求項12に記載の発明は請求項11記載の直動回転モータの位置検出装置において前記磁界検出素子は前記出力軸回転中心に対して90度異なる回転角にホール素子または磁気抵抗素子をおのおの設けたことを特徴としている。
請求項13に記載の発明における直動回転モータが請求項1から3のいずれか1項記載の直動回転モータの位置検出装置を備えたことを特徴としている。
According to an eighth aspect of the present invention, in the position detecting device for a linear motion rotary motor according to any one of the first to third aspects, the linear motion scale is an optical scale, and the linear motion displacement detector is a reflective linear type. It is an encoder.
According to a ninth aspect of the present invention, in the linear motion rotary motor position detection device according to any one of the first to third aspects, the linear motion scale is a magnetic scale, and the linear displacement detector is a magnetic sensor. It is characterized by being.
According to a tenth aspect of the present invention, in the position detecting device for a linear motion rotary motor according to any one of the first to third aspects, the linear motion scale is formed of a soft magnetic material having an uneven shape or a smooth mountain valley shape. In addition, the linear displacement detector is a means for detecting an inductance change.
According to an eleventh aspect of the present invention, in the linear motion rotary motor position detection device according to any one of the first to third aspects, the rotational displacement detector is set at a plurality of different rotation angles with respect to the rotation center of the output shaft. A magnetic field detecting element is provided.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the position detecting device for a linear motion rotary motor according to the eleventh aspect, each of the magnetic field detecting elements is provided with a Hall element or a magnetoresistive element at a rotation angle different by 90 degrees with respect to the output shaft rotation center. It is characterized by that.
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a linear motion rotary motor comprising the linear motion rotary motor position detecting device according to any one of the first to third aspects.
請求項1記載の発明によると、円筒状で底面に対して水平方向に一方向に磁化された永久磁石の発生磁界を検出するので、出力軸の絶対的な回転位置の検出ができる。
請求項2,4,5の発明によると、回転位置を検出したい特定の直動位置に円板状の磁石を配置するので、使用する磁石の体積を小さくでき、低コストで出力軸の特定の直動位置の絶対的な回転位置が検出できる。
請求項3,6,7の発明によると、円板状の磁石を1つだけ使用するので、使用する磁石の体積をより小さくでき、低コストで出力軸の特定の直動位置の絶対的な回転位置が検出できる。
According to the first aspect of the present invention, since the magnetic field generated by the permanent magnet that is cylindrical and magnetized in one direction horizontally with respect to the bottom surface is detected, the absolute rotational position of the output shaft can be detected.
According to the second, fourth, and fifth aspects of the present invention, since the disk-shaped magnet is arranged at the specific linear motion position where the rotational position is to be detected, the volume of the magnet to be used can be reduced, and the specific output shaft can be specified at low cost. The absolute rotational position of the linear motion position can be detected.
According to the third, sixth, and seventh aspects of the invention, since only one disk-shaped magnet is used, the volume of the magnet to be used can be further reduced, and the absolute position of the specific linear motion position of the output shaft can be reduced at a low cost. The rotational position can be detected.
請求項8の発明によると、直動位置を精密に刻まれた光学スケールを用い、光学式検出手段で検出するため正確な直動位置を検出することができる。
請求項9,10の発明によると、直動回転位置の検出手段が磁気式、レゾルバ式であるので周囲温度が高い用途でも使用することができる。
請求項11,12の発明によると、絶対的な回転位置を演算により容易に演算できるとともに回転方向の検出ができる。
請求項13の発明によると、絶対的な回転位置に位置決め可能な直動回転モータが得られる。
According to the eighth aspect of the present invention, an accurate linear motion position can be detected because an optical scale in which the linear motion position is precisely carved is detected by the optical detection means.
According to the ninth and tenth aspects of the invention, the linear motion rotational position detecting means is a magnetic type or a resolver type, so that it can be used even in applications where the ambient temperature is high.
According to the inventions of claims 11 and 12, the absolute rotation position can be easily calculated by calculation and the rotation direction can be detected.
According to the thirteenth aspect of the present invention, a linear motion rotary motor that can be positioned at an absolute rotational position is obtained.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1実施例を示す直動回転モータの側断面図である。
図1において、直動回転モータはモータ部1と位置検出装置2から構成される。モータ部1では、出力軸3が回転方向および直動方向に移動できるように、回転・直動軸受4に支持されている。
位置検出装置2は、直動変位検出部5、回転変位検出部6、直動方向に一定間隔に設けた直動目盛を有する円筒状の直動スケール7、円筒状で前記直動方向に対して垂直方向に2極着磁された永久磁石8で構成されている。
前記直動スケール7は円筒状の部材の全周に目盛を形成した光学式スケールである。研磨した金属表面に直接目盛りを形成してもよいし、部材表面に製膜したクロム膜等の反射率の高い薄膜金属に目盛りを形成してもよい。、
8は円筒状の磁石であり、図2のように中実の形状であってもかまわないし、図3のように他の材料からなるシャフト9に固定された中空の形状であってもかまわない。
直動変位検出部5はLEDや半導体レーザからなる光源、固定スリット、フォトダイオード等の受光素子からなり、直動スケール7と組み合わせて、反射型リニアエンコーダの構成を取り、出力軸3が直動するとその直動方向の変位を検出できる。ただし、直動スケール7には全周にわたって目盛が形成されているので、出力軸3が任意の回転角に回転しても直動方向の位置を検出できる。
回転変位検出部6は出力軸3の回転中心に対して異なる回転角に複数の磁界検出素子を設けている。図4は、磁界検出素子として2つのホール素子10aと10bを用いた場合の図1のA−A線断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view of a linear motion rotary motor showing a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the linear motion rotary motor includes a
The
The
The
The rotational
次に、出力軸3の回転位置を検出する原理について説明する。
回転変位検出部の第1のホール素子10aは、永久磁石8から発生する半径方向の磁界を検出する。ここで、出力軸3の直動位置Zを固定し、回転位置θを変化させると、ホール素子10aが検出する磁界の大きさは、回転位置θの大きさに応じて、出力軸3の1回転につき1周期の正弦波状に変化する。これによりホール素子10aの出力電圧V1も回転位置θに関して正弦波となる。出力軸9の回転中心に対して、第1のホール素子10aと90度異なる位置に配置した第2のホール素子10bも同様に磁界の変化を検出し、出力電圧V2は、回転位置θに関してV1と90度位相が異なる 正弦波となる。
従って、出力軸3の回転位置θは第1、第2のホール素子の出力電圧V1とV2を用いて、
θ=tan−1(V1/V2) [rad]
で計算することができる。
得られた回転位置θは、出力軸3の絶対的な回転位置を示すものであり、 常に絶対的な回転位置を検出することができる。
本実施例の直動回転モータの位置検出装置を備えた直動回転モータは、外部原点センサを用いず、絶対的な位置決めが可能である。また、絶対位置が検出されるので、外部厳選センサを用いたときに必要となる原点復帰動作が不要であり、始動時間が短縮される。
Next, the principle of detecting the rotational position of the
The first Hall element 10 a of the rotational displacement detection unit detects a radial magnetic field generated from the
Therefore, the rotational position θ of the
θ = tan −1 (V1 / V2) [rad]
Can be calculated with
The obtained rotational position θ indicates the absolute rotational position of the
The direct acting rotation motor provided with the position detecting device of the direct acting rotation motor of the present embodiment can be absolutely positioned without using an external origin sensor. In addition, since the absolute position is detected, the origin return operation required when using the external carefully selected sensor is unnecessary, and the starting time is shortened.
図5は、本発明の第2実施例を示す直動回転モータの側断面図である。
図5において、第1の実施例と異なる点は、円筒状の永久磁石の代わりに、直動方向の異なる位置に円板状の永久磁石を2つ配置した点である。8aは第1の永久磁石、8bは第2の永久磁石である。第1の永久磁石8a、第2の永久磁石8bとも、中実の形状であってもかまわないし、他の材料からなるシャフトに固定された中空の形状であってもかまわない。また、図6に示すように、出力軸3が特定の2カ所の直動位置Z1(図6のAの状態)またはZ2(図6のBの状態)に移動したとき、第1の永久磁石8aまたは第2の永久磁石8bが、回転変位検出部6に近接するように取り付けている。
この構成の直動回転モータは直動位置が2点間の往復運動をし、上記のようにZ1とZ2の位置でのみ回転位置が計測できれば良い用途などに適し、実施例1の構成に対して永久磁石を円筒状から2枚の円板状にすることにより永久磁石の軽量化が図れる。
FIG. 5 is a sectional side view of a linear motion rotary motor showing a second embodiment of the present invention.
In FIG. 5, the difference from the first embodiment is that two disk-like permanent magnets are arranged at different positions in the linear motion direction instead of the cylindrical permanent magnet. 8a is a first permanent magnet, and 8b is a second permanent magnet. Both the first
The linear motion rotary motor of this configuration is suitable for applications where the linear motion position reciprocates between two points and the rotational position can be measured only at the positions of Z1 and Z2, as described above. The weight of the permanent magnet can be reduced by changing the shape of the permanent magnet from a cylindrical shape to two discs.
次に、出力軸3の回転位置を検出する原理について説明する。
まず、出力軸3が直動位置Z1にあるとき、第2の永久磁石8bが回転変位検出部6に近接しているので、回転変位検出部6のホール素子は、出力軸3の回転位置θに応じた第2の永久磁石8bの磁界変化を検出する。
実施例1同様、回転変位検出部6の互いに90度異なる位置に配置された第1のホール素子10aと、第2のホール素子10bが検出する磁界の大きさは、回転位置θの大きさに応じてそれぞれ正弦波状に変化し、かつその位相は90度異なる。
従って、出力軸3の回転位置θ1は第1のホール素子10a、第2のホール素子10bの出力電圧V1とV2を用いて、
θ1=tan−1(V1/V2) [rad]
で計算することができる。
Next, the principle of detecting the rotational position of the
First, when the
As in the first embodiment, the magnitudes of the magnetic fields detected by the first hall element 10a and the second hall element 10b arranged at positions 90 degrees different from each other in the
Accordingly, the rotational position θ1 of the
θ1 = tan −1 (V1 / V2) [rad]
Can be calculated with
つぎに、出力軸3が直動位置Z2にあるとき、第1の永久磁石8aが回転変位検出部6の磁気検出素子に近接している。回転変位検出部6は、出力軸3の回転位置θに応じた第1の永久磁石8aの磁界変化を検出する。
従って、出力軸3の回転位置θ2は実施例1同様の回転変位検出部6の第1のホール素子10a、第2のホール素子10bの出力電圧V1とV2を用いて、
θ2=tan−1(V1/V2) [rad]
で計算することができる。
Next, when the
Therefore, the rotational position θ2 of the
θ2 = tan −1 (V1 / V2) [rad]
Can be calculated with
出力軸3が直動位置Z1にあるときの出力軸3の回転位置θ1および、出力軸3が直動位置Z2にあるときの出力軸3の回転位置θ2は、第1の永久磁石8aと第2の永久磁石8bの回転方向の取り付け精度により異なることも考えられるが、θ1、θ2はそれぞれ絶対的な回転位置を検出するため、常にその差は等しく、必要に応じて図示しない後段の信号処理回路で、あらかじめ差の値を記憶していれば、補正可能である。
また、出力軸3が直動位置Z1と直動位置Z2の間にあるときには、回転方向の位置の検出ができないが、直動位置Z1または直動位置Z2にまで移動が完了すれば、再び回転位置θ1または回転位置θ2が検出できる。これは、本実施例で得られる回転位置θ1および回転位置θ2それぞれが絶対的な回転位置だからである。
本実施例の直動回転モータの位置検出装置を備えた直動回転モータは、外部原点センサを用いず、絶対的な位置決めが可能である。また、絶対位置が検出されるので、外部厳選センサを用いたときに必要となる原点復帰動作が不要であり、始動時間が短縮される。
The rotational position θ1 of the
Further, when the
The direct acting rotation motor provided with the position detecting device of the direct acting rotation motor of the present embodiment can be absolutely positioned without using an external origin sensor. In addition, since the absolute position is detected, the origin return operation required when using the external carefully selected sensor is unnecessary, and the starting time is shortened.
図7は、本発明の第3実施例を示す直動回転モータの側断面図である。
図7において、第1の実施例と異なる点は、円筒状の永久磁石の代わりに、円板状の永久磁石を用いるとともに、回転変位検出部を直動方向の異なる2カ所に配置した点である。
8dは永久磁石であり、中実の形状であってもかまわないし、他のシャフト部材に固定された中空の形状であってもかまわない。また、図8に示すように、出力軸3が特定の2カ所の直動位置Z1(図8のAの状態)またはZ2(図8のBの状態)に移動したとき、永久磁石8dが近接するように、それぞれ第1の回転変位検出部6aと第2の回転変位検出部6bを設けている。
FIG. 7 is a side sectional view of a linear motion rotary motor showing a third embodiment of the present invention.
In FIG. 7, the difference from the first embodiment is that a disk-shaped permanent magnet is used instead of a cylindrical permanent magnet, and the rotational displacement detectors are arranged at two places with different linear motion directions. is there.
Reference numeral 8d denotes a permanent magnet, which may be a solid shape or a hollow shape fixed to another shaft member. Further, as shown in FIG. 8, when the
次に、出力軸3の回転位置を検出する原理について説明する。
まず、出力軸3が直動位置Z1にあるとき、永久磁石8dが第1の回転変位検出部6aに近接しているので、第1の回転変位検出部6aが、出力軸3の回転位置θに応じた永久磁石8dの磁界変化を検出する。
実施例1同様、第1の回転変位検出部6aの互いに90度異なる位置に配置された第1のホール素子10aと、第2のホール素子10bが検出する磁界の大きさは、回転位置θの大きさに応じてそれぞれ正弦波状に変化し、なおかつその位相は90度異なる。
従って、出力軸3の回転位置θ1は第1の回転変位検出部内の第1のホール素子10a、第2のホール素子10bの出力電圧V1とV2を用いて、
θ1=tan−1(V1/V2)[rad]
で計算することができる。
Next, the principle of detecting the rotational position of the
First, when the
As in the first embodiment, the magnitudes of the magnetic fields detected by the first Hall element 10a and the second Hall element 10b arranged at positions 90 degrees different from each other in the first rotational displacement detector 6a are the rotational positions θ. It changes in a sine wave shape according to the size, and the phase differs by 90 degrees.
Therefore, the rotational position θ1 of the
θ1 = tan -1 (V1 / V2 ) [rad]
Can be calculated with
つぎに、出力軸3が直動位置Z2にあるとき、永久磁石8dが第2の回転変位検出部6bに近接しているので、第2の回転変位検出部6bが、出力軸3の回転位置θに応じた永久磁石8dの磁界変化を検出する。
実施例1同様、第2の回転変位検出部6bの互いに90度異なる位置に配置された第3のホール素子と10a、第4のホール素子10bが検出する磁界の大きさも、回転位置θの大きさに応じてそれぞれ正弦波状に変化し、なおかつその位相は90度異なる。
従って、出力軸3の回転位置θ2は第2の回転変位検出部内の第3のホール素子10a、第4のホール素子10bの出力電圧V3とV4を用いて、
θ2=tan−1(V3/V4)[rad]
で計算することができる。
Next, when the
As in the first embodiment, the magnitude of the magnetic field detected by the third Hall element 10a and the fourth Hall element 10b, which are arranged at 90 ° different positions of the second
Accordingly, the rotational position θ2 of the
θ2 = tan −1 (V3 / V4) [rad]
Can be calculated with
出力軸3が直動位置Z1にあるときの出力軸3の回転位置θ1および、出力軸3が直動位置Z2にあるときの出力軸3の回転位置θ2は、第1の回転変位検出部6aと第2の回転変位検出部6bの回転方向の取り付け精度により異なることも考えられるが、θ1、θ2はそれぞれ絶対的な回転位置を検出するため、常にその差は等しく、必要に応じて図示しない後段の信号処理回路で、あらかじめ差の値を記憶していれば、補正可能である。
また、出力軸3が直動位置Z1と直動位置Z2の間にあるときには、回転方向の位置の検出ができないが、直動位置Z1または直動位置Z2にまで移動が完了すれば、再び回転位置θ1または回転位置θ2が検出できる。 これは、本実施例で得られる回転位置θ1および回転位置θ2それぞれが絶対的な回転位置だからである。
本実施例の直動回転モータの位置検出装置を備えた直動回転モータは、外部原点センサを用いず、絶対的な位置決めが可能である。また、絶対位置が検出されるので、外部厳選センサを用いたときに必要となる原点復帰動作が不要であり、始動時間が短縮される。
The rotational position θ1 of the
Further, when the
The direct acting rotation motor provided with the position detecting device of the direct acting rotation motor of the present embodiment can be absolutely positioned without using an external origin sensor. In addition, since the absolute position is detected, the origin return operation required when using the external carefully selected sensor is unnecessary, and the starting time is shortened.
上記説明ではZ1,Z2の2点の位置での検出用として説明をしたが、2点に限定されることなく、2点以上の複数の直動位置での直動回転モータの位置検出にも適用可能である。また、本発明では位置検出素子として、ホール素子を用いたが、磁気抵抗効果素子等の他の磁気検出素子を用いても良い。
また、直動スケールとして上記説明では光学式スケール、直動変位検出部として反射型リニアエンコーダで説明したが、直動スケールとして一定間隔でN−S着磁された磁気スケールで、直動変位検出部として磁気式センサ、または直動スケールとして凹凸の形状もしくは滑らかな山谷形状を設けた軟磁性材料より形成されたスケールであり、前記直動変位検出部がインダクタンス変化を検出する手段で有っても良い。
In the above description, the detection is made for detection at the two points Z1 and Z2. However, the detection is not limited to two points, but the detection of the position of the direct-acting rotary motor at two or more linear movement positions is also possible. Applicable. In the present invention, the Hall element is used as the position detection element, but other magnetic detection elements such as a magnetoresistive element may be used.
In the above description, the optical scale is used as the linear motion scale, and the reflective linear encoder is used as the linear motion displacement detection unit. However, the linear motion scale is detected by a magnetic scale magnetized NS at regular intervals as the linear motion scale. A magnetic sensor as a part, or a scale formed from a soft magnetic material having a concave-convex shape or a smooth peak-and-valve shape as a linear motion scale, and the linear motion displacement detection unit is a means for detecting an inductance change Also good.
1 モータ部
2 位置検出装置
3 出力軸
4 回転・直動軸受
5 直動変位検出部
6 回転変位検出部
6a 第1の回転変位検出部
6b 第2の回転変位検出部
7 直動スケール
8、8d 永久磁石
8a 第1の永久磁石
8b 第2の永久磁石
9 シャフト
10a 第1のホール素子
10b 第2のホール素子
11 磁化方向
17 直動目盛
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記位置検出装置は、直動方向に一定間隔に設けた直動目盛を有する円筒状の直動スケールと、円筒状で前記直動方向に対して垂直方向に、2極に着磁された永久磁石と、前記直動スケールから直動方向の変位を検出する直動変位検出部と、前記永久磁石の磁界から回転方向の変位を検出する回転変位検出部を備えたことを特徴とする直動回転モータの位置検出装置。 In a position detecting device for a linear motion rotary motor that detects a rotational position and a linear motion position of the output shaft of a motor unit having an output shaft that moves in a rotational direction and a linear motion direction,
The position detection device includes a cylindrical linear motion scale having linear motion graduations provided at regular intervals in the linear motion direction, and a permanent magnet magnetized in two poles in a direction perpendicular to the linear motion direction. A linear motion comprising a magnet, a linear displacement detector that detects a displacement in the linear motion direction from the linear motion scale, and a rotational displacement detector that detects a displacement in the rotational direction from the magnetic field of the permanent magnet. Rotation motor position detection device.
前記位置検出装置は、直動方向に一定間隔に設けた直動目盛を有する円筒状の直動スケールと、円板状で、前記直動方向に対して垂直方向に2極に着磁された複数の永久磁石と、前記直動スケールから直動方向の変位を検出する直動変位検出部と、前記永久磁石の磁界から回転方向の変位を検出する回転変位検出部を備えたことを特徴とする直動回転モータの位置検出装置。 In a position detecting device for a linear motion rotary motor that detects a rotational position and a linear motion position of the output shaft of a motor unit having an output shaft that moves in a rotational direction and a linear motion direction,
The position detecting device is a cylindrical linear motion scale having linear motion graduations provided at regular intervals in the linear motion direction, and has a disc shape and is magnetized in two poles in a direction perpendicular to the linear motion direction. A plurality of permanent magnets, a linear displacement detector that detects displacement in the linear motion direction from the linear motion scale, and a rotational displacement detector that detects displacement in the rotational direction from the magnetic field of the permanent magnet, A position detection device for a linear motion rotary motor.
前記位置検出装置は、直動方向に一定間隔に設けた直動目盛を有する円筒状の直動スケールと、円板状で、前記直動方向に対して垂直方向に2極に着磁された永久磁石と、前記直動スケールから直動方向の変位を検出する直動変位検出部と、直動方向の異なる位置に前記永久磁石の磁界から回転方向の変位を検出する複数の回転変位検出部を備えたことを特徴とする直動回転モータの位置検出装置。 In a position detecting device for a linear motion rotary motor that detects a rotational position and a linear motion position of the output shaft of a motor unit having an output shaft that moves in a rotational direction and a linear motion direction,
The position detecting device is a cylindrical linear motion scale having linear motion graduations provided at regular intervals in the linear motion direction, and has a disc shape and is magnetized in two poles in a direction perpendicular to the linear motion direction. A permanent magnet, a linear displacement detector that detects displacement in the linear motion direction from the linear motion scale, and a plurality of rotational displacement detectors that detect rotational displacement from the magnetic field of the permanent magnet at different positions in the linear motion direction A position detecting device for a direct acting rotation motor, comprising:
A linear motion rotary motor comprising the position detection device for a linear motion rotary motor according to any one of claims 1 to 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008227792A JP5200778B2 (en) | 2008-09-05 | 2008-09-05 | Linear motion rotary motor position detection device and linear motion rotary motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008227792A JP5200778B2 (en) | 2008-09-05 | 2008-09-05 | Linear motion rotary motor position detection device and linear motion rotary motor |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010060478A true JP2010060478A (en) | 2010-03-18 |
| JP2010060478A5 JP2010060478A5 (en) | 2012-01-26 |
| JP5200778B2 JP5200778B2 (en) | 2013-06-05 |
Family
ID=42187416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008227792A Expired - Fee Related JP5200778B2 (en) | 2008-09-05 | 2008-09-05 | Linear motion rotary motor position detection device and linear motion rotary motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5200778B2 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011239661A (en) * | 2010-04-14 | 2011-11-24 | Yaskawa Electric Corp | Linear rotary actuator |
| US8581576B2 (en) | 2011-04-11 | 2013-11-12 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Rotation angle detection device |
| JP2014052249A (en) * | 2012-09-06 | 2014-03-20 | Tokai Rika Co Ltd | Biaxial position sensor and shift position sensor including the same |
| JP2015059779A (en) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 株式会社ミツトヨ | Rotary encoder and micrometer provided with the same |
| US10436613B2 (en) | 2015-09-18 | 2019-10-08 | Nidec Corporation | Linear motion and rotation detector |
| CN114583898A (en) * | 2022-03-10 | 2022-06-03 | 广东工业大学 | Motor reducer absolute angle detection device and method based on annular magnet |
| CN115900474A (en) * | 2022-11-18 | 2023-04-04 | 湖北三江航天红峰控制有限公司 | A zero position detection and linear displacement test device of a linear steering gear |
| WO2025116358A1 (en) * | 2023-11-27 | 2025-06-05 | 엘지이노텍(주) | Rotary magnetic encoder |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000078809A (en) * | 1998-09-02 | 2000-03-14 | Yaskawa Electric Corp | Servomotor |
| JP2002506530A (en) * | 1998-04-18 | 2002-02-26 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Angle sensor and method for angle measurement |
| JP2007143385A (en) * | 2005-10-21 | 2007-06-07 | Yaskawa Electric Corp | Linear motion actuator and system |
| JP2008151629A (en) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Rotation sensor |
-
2008
- 2008-09-05 JP JP2008227792A patent/JP5200778B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002506530A (en) * | 1998-04-18 | 2002-02-26 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Angle sensor and method for angle measurement |
| JP2000078809A (en) * | 1998-09-02 | 2000-03-14 | Yaskawa Electric Corp | Servomotor |
| JP2007143385A (en) * | 2005-10-21 | 2007-06-07 | Yaskawa Electric Corp | Linear motion actuator and system |
| JP2008151629A (en) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Rotation sensor |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011239661A (en) * | 2010-04-14 | 2011-11-24 | Yaskawa Electric Corp | Linear rotary actuator |
| US8581576B2 (en) | 2011-04-11 | 2013-11-12 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Rotation angle detection device |
| KR101355041B1 (en) * | 2011-04-11 | 2014-01-24 | 야마하하쓰도키 가부시키가이샤 | Device for detecting rotation angle, method of detecting rotation angle, and component mounting apparatus |
| JP2014052249A (en) * | 2012-09-06 | 2014-03-20 | Tokai Rika Co Ltd | Biaxial position sensor and shift position sensor including the same |
| JP2015059779A (en) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 株式会社ミツトヨ | Rotary encoder and micrometer provided with the same |
| US10436613B2 (en) | 2015-09-18 | 2019-10-08 | Nidec Corporation | Linear motion and rotation detector |
| CN114583898A (en) * | 2022-03-10 | 2022-06-03 | 广东工业大学 | Motor reducer absolute angle detection device and method based on annular magnet |
| CN114583898B (en) * | 2022-03-10 | 2024-04-16 | 广东工业大学 | Device and method for detecting absolute angle of motor reducer based on ring magnet |
| CN115900474A (en) * | 2022-11-18 | 2023-04-04 | 湖北三江航天红峰控制有限公司 | A zero position detection and linear displacement test device of a linear steering gear |
| WO2025116358A1 (en) * | 2023-11-27 | 2025-06-05 | 엘지이노텍(주) | Rotary magnetic encoder |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5200778B2 (en) | 2013-06-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5200778B2 (en) | Linear motion rotary motor position detection device and linear motion rotary motor | |
| KR101597639B1 (en) | Absolute encoder device and motor | |
| JP5666886B2 (en) | Rotary encoder | |
| JP5480967B2 (en) | Multi-period absolute position detector | |
| JP4324813B2 (en) | Rotation angle detector and rotating machine | |
| KR101410196B1 (en) | Bidirectional magnetic position sensor having field rotation | |
| US7671585B2 (en) | Rotation angle detecting device with a selecting means for selecting a pair of output signals of the magneto-sensing elements | |
| JP5613839B2 (en) | Method and apparatus for absolute positioning of a moving object | |
| JP5801566B2 (en) | Rotation angle detector | |
| US20170241803A1 (en) | Magnetic position sensor | |
| JP2009031290A (en) | Rotary encoder and operation method thereof | |
| GB2505226A (en) | Arrangement, method and sensor for measuring an absolute angular position using a multi-pole magnet | |
| JP7242352B2 (en) | A system for determining at least one rotational parameter of a rotating member | |
| JP4900838B2 (en) | Position detection device and linear drive device | |
| JP2004271427A (en) | Rotation angle detector | |
| US20100097051A1 (en) | Incremental position, speed and direction detection apparatus and method for rotating targets utilizing magnetoresistive sensor | |
| JP2010060478A5 (en) | ||
| WO2017209271A1 (en) | Linear motion and rotation detector, linear motion and rotation detector unit, and linear motion and rotation drive device | |
| JP5201493B2 (en) | Position detection device and linear drive device | |
| JP2012005221A (en) | Stop position control motor | |
| JP2011095180A (en) | Encoder and servomotor | |
| JP2010210287A (en) | Encoder | |
| KR102706072B1 (en) | Inductive combined encoder | |
| JP5343592B2 (en) | Encoder | |
| JP4706407B2 (en) | Magnetic encoder device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110404 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111207 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20120216 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120731 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120814 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121003 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121106 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121212 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130115 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130128 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160222 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |